Хімічне вивітрювання - раздел Образование, В.Г. Суярко, О.О. Сердюкова Це Процес Хімічного Перетворення Або Руйнування Мінералів І Гірських Порід Пі...
Це процес хімічного перетворення або руйнування мінералів і гірських порід під дією природних вод (атмосферних, поверхневих, ґрунтових, підземних), який супроводжується їх розчиненням та вилуговуванням. Вода, у якій вміщуються різні хімічні сполуки, призводить до розчинення, окислення, гідролізу, гідратації й дегідратації мінералів.
Інтенсивність хімічного вивітрювання залежить від багатьох причин, головними з яких є рельєф місцевості, кліматичні умови, хімічні властивості гірських порід та час дії води на них. Для хімічного вивітрювання найсприятливішим є рівнинний, слаборозчленований рельєф. В умовах теплого й холодного клімату хімічне вивітрювання йде до повного розкладу первинних продуктів, а у холодному кліматі відбуваються лише часткові зміни мінералів. Унаслідок хімічного вивітрювання природні води насичуються різними хімічними елементами та сполуками і часто змінюють свій хімічний склад.
Розглянемо найпоширеніші процеси хімічного вивітрювання.
Розчинення. Залежить від мінерального складу гірських порід, хімічної активності води, природних та кліматичних умов. Легко розчиняються галоїди, сульфати, деякі карбонати. Велику роль відіграє хімічна активність води, що залежить головним чином від умісту іонів Н+ і ОН-. Кислі розчини, збагачені іонами Н+,здатні розчиняти сполуки кальцію, магнію, натрію, заліза. Лужні розчини, збагачені іонами ОН-, розчиняють навіть важкорозчинні сполуки включно із кварцом. Розчинна здатність природних вод посилюється в умовах теплого та вологого клімату.
Процес розчинення, який супроводжується винесенням з гірських порід легкорозчинних хімічних сполук, має назву вилуговування. Вилуговування супроводжується утворенням у породі шпарин і порожнин. Прикладом може слугувати вилуження з карбонатних порід легкорозчинних зерен кальциту, що призводить до появи в них каверн та карстових порожнин.
Окислення гірських порід та мінералів відбувається як під дією вільного кисню, що знаходиться у воді, так і вологи повітря. При цьому сульфіди переходять у сульфати, карбонати й інші кисневі сполуки; закисні сполуки заліза та міді – в окисні, а останні – у гідроокисли, які є стійкішими в умовах земної поверхні.
Характерним є процес окислення піриту (FeS2):
4FeS2+11H2O +15O2= 2Fe2O3.3H2O+8H2SO4. (3.1)
пірит лімоніт
У ході цієї реакції окислення утворюється мінерал лімоніт і сірчана кислота. Лімоніт займає місце піриту, а сірчана кислота переходить у водний розчин. Зони окислення виділяються на фоні первинних руд забарвленням. Так, у чорних магнетитових породах зона окислення має червонуватий або бурий кольори.
Гідроліз – реакція обмінного розкладу між речовиною і водою. Водні розчини не лише насичують мінерали водою, але й спричиняють їх хімічний розклад, що супроводжується розчиненням та обміном речовин. Цей процес призводить до руйнування кристалічних ґраток мінералів і утворення нових хімічних сполук. У природі гідроліз найяскравіше виражений у силікатів. Мінерали цього класу, що утворилися в умовах високих температур та тисків, на земній поверхні за наявності води й двоокису вуглецю розпадаються на складові (компоненти) і в процесі обміну утворюють нові хімічні сполуки. Одні з цих сполук легко переходять у розчин і виносяться із зони вивітрювання, а інші залишаються на місці, формуючи кори вивітрювання. До легкорозчинних належать кислі й вуглекислі солі натрію, калію, кальцію, магнію. До важкорозчинних – водні окисли кремнію, алюмінію, заліза.
Одним із характерних прикладів гідролізу є каолінізація польових шпатів, які становлять ледь не половину всіх мінералів земної кори. Тверді зерна польових шпатів за наявності води і двооксиду вуглецю розкладаються з утворенням землистого каолініту, аморфного опалу та легкорозчинних солей калію, натрію, кальцію. Процес гідролізу проходить за схемою
У зоні помірного клімату гідроліз польових шпатів називають за кінцевим продуктом – каоліновим вивітрюванням. У регіонах з тропічним кліматом розклад алюмосилікатів іде глибше – до утворення водних окислів алюмінію – бокситів:
Гідратація (водонасичення) – явище приєднання води безводними мінералами. При цьому молекули води входять до структури мінералу і можуть бути видалені лише в процесі його прокалювання при температурі більше ніж 400оС. Класичним прикладом гідратації мінералів є перетворення ангідриту в гіпс. Поглинаючи воду, безводний ангідрит перетворюється у сульфат кальцію (гіпс), що вміщує воду:
CaSO4+2H2O↔ CaSO4.2H2O. (3.4)
ангідрит гіпс
Насичення водою супроводжується перебудовою кристалічної решітки мінералу і збільшенням його об’єму. Гіпс у порівнянні з ангідритом збільшується в об’ємі на 33%. Процес гідратації супроводжується також розвитком тріщинуватості гірських порід.
Дегідратація (зневоднення) – процес виділення води з мінералів та гірських порід. Відбувається шляхом відокремлення молекул води від сполук, що вміщують гідроксильні групи, кристалізаційну і цеолітну воду. Дегідратація в природі пов’язана із сонячною радіацією, внутрішньою теплотою Землі, з дією водозабираючих солей і призводить до розтріскування мінералів і гірських порід.
Продукти хімічного вивітрювання, що залишилися на місці руйнування гірських порід, мають назву елювію (лат. eluvio – вимивання). Залишкові продукти вивітрювання зберігають усі особливості складу материнської породи, її форму залягання і текстуру. В будові елювію спостерігається вертикальна залежність. Верхні шари зазвичай уміщують продукти фізичного вивітрювання і змінені значно більше, ніж нижні.
Хімічне вивітрювання, що проходить під водою, має назву гальміроліз. Підводне вивітрювання відбувається в умовах водного середовища за нестачі вільного кисню та двоокису вуглецю. Внаслідок цього утворюються червоні глибоководні глини, бентонітові глини, конкреції заліза та марганцю.
ПОЛТАВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ... МЕНІ ЮРІЯ КОНДРАТЮКА...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Хімічне вивітрювання
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Полтава 2012
УДК 55:622.276
ББК 26.3я7
С 91
Рецензенти:
І.К. Решетов, доктор геолого-мінералогічних наук,
професор, зав. кафедри гід
В.Г. Суярко, О.О. Сердюкова
Основи геології: навчальний посібник. – Полтава: ПолтНТУ, 2012. – 150 с.
У книзі висвітлено основні відомості про будову Всесвіту, Сонячної системи, землі т
Земля – планета Сонячної системи
Земля входить у Сонячну систему, яка налічує дев’ять планет, їхні супутники, астероїди і комети. До планет земного типу (відносно невеликих) належать Меркурій, Венера, Земля та Марс. Зовнішні плане
Форма, розміри та будова Землі
Обертаючись навколо своєї осі, Земля одночасно обертається навколо Сонця, а разом з ним навколо центра Галактики. Обертання навколо Сонця відбувається по еліптичній
Геотектонічні гіпотези і теорії
Величезну роль у розвитку геології відігравали і відіграють геотектонічні уявлення про розвиток Землі й земної кори. Однією з перших у кінці XIX ст. була гіпотеза ге
Контрольні питання
1. Що вивчає геологія та її практичне значення в житті людини?
2. На які окремі розділи науки поділяється геологія?
3. Які планети входять до Сонячної системи?
Мінерали та їх властивості
Мінерали – природні хімічні сполуки, переважно кристалічної будови, що мають певні фізичні та хімічні властивості. У природі мінерали зустрічаються здебільшого у твердому і л
Класифікація мінералів
Існують різні класифікації мінералів. Залежно від того, яким ознакам надається перевага, класифікації мінералів поділяються на хімічні, геохімічні, геологічні, кристалохімічні, кри
Магматизм та магматичні гірські породи
Гірські породи, що утворилися з магматичних розплавів різного складу і генезису мають назву магматичних.
Магматизм – сукупність ендогенних геологічних процесів, породжених вн
Седиментогенез та осадові гірські породи
Осадові гірські породи формують верхню частину літосфери. Вони широко розповсюджені на континентах і дні Світового океану. Їх утворення та накопичення в широкому часовому діапазоні від раннього про
Метаморфізм та метаморфічні гірські породи
Метаморфічні гірські породи утворюються в глибоких зонах земної кори внаслідок ендогенних процесів метаморфізму – суттєвої зміни текстури, структури і мінерального складу гірських порід у ре
Контрольні питання
1. Що називається мінералом? Дайте його визначення.
2. З чим пов’язані ендогенні процеси мінералоутворення і за рахунок якої енергії вони виникають?
3. Як утворюю
Фізичне вивітрювання
Цей вид вивітрюванняпроявляється у механічному руйнуванні мінералів гірських порід без зміни їх складу під впливом добових і сезонних коливань температури, замерзання й відтавання води у тріщинах,
Біологічне вивітрювання
Біологічне вивітрювання є наслідком життєдіяльності тварин, рослин і мікроорганізмів. Органічний світ змінює і руйнує гірські породи, діючи на них як механічно, так і хімічно. Земляні хробаки бурав
Контрольні питання
1. Що називають вивітрюванням і його типи?
2. В яких формах проявляється геологічна діяльність вітру?
3. При яких умовах відбувається фізичне вивітрювання?
Гідрогеологічні властивості гірських порід
Здатність гірських порід поглинати й утримувати воду має назву вологоємності, яка визначається об’ємом порожнин у породі або її пористістю. Пористість визначають у процентах за формулою
Підземних вод
Осадові товщі, з якими пов’язані основні запаси підземних вод, складаються з перешарованих водопроникних та водотривких гірських порід. Під впливом сили тяжіння атмосферні опади і поверхневі води п
Властивості та склад підземних вод
Підземні води залежно від особливостей фільтрації й глибини залягання водоносних горизонтів характеризуються фізичними та хімічними властивостями.
До фізичних властивостей належать
Контрольні питання
1. Які води називаються підземними?
2. За рахунок чого відбувається переміщення підземних вод?
3. Які види води зустрічаються у гірських породах?
Прояви тектонічних процесів
Механічним проявом тектонічних процесів є тектонічні рухи, які призводять до зміни як форм залягання, так і внутрішньої структури гірських порід. За напрямком зсувних зусиль їх поділяють на
Коливальні рухи
З коливальними рухами земної кори пов’язане зміщення берегової лінії морів і океанів. Відступ моря, що зумовлений підйомом земної кори, має назву морської регресії. У разі занурення земної к
Тектонічні деформації та елементи залягання гірських порід
Тектонічні деформації (лат. deformatio – викривлення) – зміна форм і об’ємів геологічних порід в окремих частинах земної кори під дією тектонічних сил. Деформації поділяються на пр
Контрольні питання
1. Що є енергетичним джерелом тектонічних процесів?
2. Якими є наслідки тектонічних процесів?
2. Як поділяються тектонічні рухи?
3. Як тектонічні
Відносна геохронологія. Геохронологічна шкала
Відносна геохронологія визначає відносний вік осадових, метаморфічних і вулканічних порід на основі принципу послідовності нашарування (т. зв. закон послідовності наш
Абсолютна геохронологія
З розвитком науки і передусім ядерної фізики з’явилися нові можливості точнішого датування часу утворення мінералів та гірських порід. Ідеться про ядерні або ізотопні методи визначення їхнього віку
Геологічна історія земної кори
Докембрій. Докембрійська історія характеризує початкову стадію геологічного розвитку Землі. Це найдовша і мало вивчена стадія, що продовжувалася більше від трьох млрд. років
Контрольні питання
1. Яким є геологічний вік Землі?
2. За допомогою яких методів визначають відносний вік геологічних порід?
3. На чому ґрунтується стратиграфічний м
Український кристалічний щит і Воронезька антекліза
Український кристалічний щит (УКЩ), займає центральну частину України. Він складений дуже дислокованими магматичними, метаморфічними і метасоматичними комплексами архею й нижнього протерозою
Дніпровсько-Донецька западина
Дніпровсько-Донецька западина (ДДЗ), що входить разом із Донецькою складчастою спорудою (ДСС) до складу Дніпровсько-Донецького авлакогену, є частиною Сарматсько-Тура
Донецька складчаста споруда
Донецька складчаста споруда (ДСС) (або Донецький прогин Донбасу) є південно-східною частиною Дніпровсько-Донецького прогину (авлакогену), що сформувалася, як і ДДЗ, у кристалічному фундаменті Східн
Причорноморська западина
Причорноморська западина є субширотною синеклізою блокової будови, що заповнена осадовими породами мезозойсько-кайнозойського віку, товщина яких зростає у південно-східному напрямку (до 6 – 7 км у
Волинсько-Подільська та Скіфська плити
Волинсько-Подільська плита – це геологічна структура , що утворилася в межах Волино-Подільського блоку – західної зануреної частини Українського щита. Простягається від Прип’яті до Дністра і
Львівська западина
Окрім Дніпровсько-Донецької западини, що знаходиться на лівобережжі України, розділяючи її з півночі на південний схід, виділяються й інші геосинклінальні прогини, найбільшим з яких
Гірські споруди Карпат, Криму та Добруджи
На території України знаходяться гірські споруди Карпат, Криму й Добруджи. Вони входять до тектонічно-активного Альпійського (Сердземноморського) геосинклінального складчастого поясу,
Контрольні питання
1. Які найважливіші геологічні структури виділяються у платформенній частині України?
2. Яку частину країни займає Український кристалічний щит? Що він собою пред
Хімічний склад нафти і газу
Нафта і природний газ – складні горючі суміші вуглеводнів різних класів, що вміщують домішки невуглеводневих речовин. Останні захоплюються ними із середовища нафтогазоутворення або
Походження нафти і газу
Походження (генезис) нафти і газу – є дискусійною проблемою вже протягом більше ніж 100 років. Вона має не лише наукове, а й величезне практичне значення. Знання умов та джерел форм
Поняття про породи-колектори
Нафта і газ разом з водою циркулюють в літосфері у породах-колекторах, що характеризуються відносно високою проникністю. За мінеральним складом нафтогазові колектори
Умови залягання нафтогазових покладів
Поклад нафти або газу – природне, локальне скупчення нафти і газу в одному або декількох сполучених між собою пластах-колекторах, що контролюються єдиним (сп
Ресурси і запаси нафти та газу
Для визначення наявності у надрах певної території нафти і газу використовують такі поняття, як «ресурси» й «запаси».
Ресурси – очікувана кількість н
Контрольні питання
1. Що називають нафтою?
2. На чому ґрунтуються технологічні класифікації нафта?
3. Які гази мають назву природних горючих газів?
4. Як утворюється
Горючі корисні копалини
На початок 2011 року в Україні державним балансом ураховано 385 родовищ вуглеводнів у трьох нафтогазоносних регіонах. З них у Східному регіоні – 228, у Західному – 1
Нші корисні копалини
Залізо. За розвіданими запасами залізних руд Україна займає перше місце у світі (16%). Далі йдуть Росія та Австралія (по 15%), Китай (11%), США (9%), Бразилія
Контрольні питання
1. Який мінерально-сировинний потенціал має Україна у світі?
2. Скільки родовищ та проявів корисних копалин розвідано в Україні?
3. Які види корисних копалин мают
Методи досліджень у геології
Первинним методом вивчення земних надр є геологічна зйомка – сукупність робіт, результатом яких є складання карт. Карти будують на топографічній або географічній основі, на котру наносять як
Геологорозвідувальні роботи
Геологорозвідувальні роботи натверді горючі копалини поділяються на шість стадій:
1. Регіональні геолого-знімальні та геофізичні роботи. За їхніми результатами виок
Контрольні питання
1. Якою є практична мета геологічних досліджень?
2. У чому полягає основний результат геологічної зйомки?
3. Яка фізична основа методу глибинного сейсмічного зонд
Людська діяльність як геологічний фактор
Руйнація верхніх шарів земної кори на території України здійснюється при проходженні шахт, кар’єрів, тунелів, прокладанні каналів, ритті котлованів, сільськог
Ноосфера як сфера діяльності людини
Як відомо, основними природними оболонками Землі є літосфера, гідросфера, біосфера та атмосфера. Проте життєдіяльність людини ще на початку цивілізації створила передумови для утворення (в межах іс
Охорона надр та геологічного довкілля
Протягом багатьох століть у природі встановлювалися геохімічна та біохімічна рівноваги. Це створило передумови для розвитку органічного світу. З розвитком людського
Контрольні питання
1. Внаслідок чого відбувається техногенна руйнація літосфери?
2. До чого призводить переробка мінеральної сировини, розміщення розкритих порід і промислових відходів?
ЛІТЕРАТУРА
1. Горбачев А. М. Общая геология. – М.: Высшая школа, 1981. – 351 с.
2. Геологический словарь (в двух томах). – М.: Недра, 1973. – Т. 1. – 486 с, Т. 2. – 45
НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК
Комп’ютерна верстка О.О. Сердюкова
Редактор Н.В. Жигилій
Коректор І.Л. Петренко
Друк RISO
Обл. – вид. арк. 9
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов